金屬材料與熱處理金屬材料與熱處理綜合練習試卷(練習題庫)(2025年)附答案一、單項選擇題（每題2分，共40分）1.純鐵在912℃時發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變，此時晶體結(jié)構(gòu)由（）轉(zhuǎn)變?yōu)椋ǎ?。A.體心立方（α-Fe）→面心立方（γ-Fe）B.面心立方（γ-Fe）→體心立方（α-Fe）C.體心立方（δ-Fe）→面心立方（γ-Fe）D.面心立方（γ-Fe）→密排六方（ε-Fe）2.下列關于奧氏體的描述中，錯誤的是（）。A.碳在γ-Fe中的間隙固溶體B.塑性好，適合壓力加工C.室溫下不能穩(wěn)定存在D.硬度高，耐磨性好3.45鋼正常淬火后得到的組織是（）。A.馬氏體+殘余奧氏體B.珠光體+鐵素體C.貝氏體+馬氏體D.索氏體+屈氏體4.為改善T12鋼（含碳量1.2%）的切削加工性能，應采用（）。A.完全退火B(yǎng).球化退火C.正火D.等溫退火5.下列鋁合金中，屬于形變鋁合金的是（）。A.ZL102（鑄造鋁硅合金）B.2A12（硬鋁）C.ZL201（鑄造鋁銅合金）D.ZL301（鑄造鋁鎂合金）6.下列元素中，屬于強碳化物形成元素的是（）。A.NiB.SiC.CrD.Co7.灰鑄鐵的性能特點是（）。A.抗拉強度高，抗壓強度低B.塑性好，易切削C.減震性好，缺口敏感性低D.焊接性能優(yōu)異8.某零件要求表面高硬度、高耐磨性，心部良好的強韌性，應采用（）。A.整體淬火+低溫回火B(yǎng).表面淬火+低溫回火C.正火+高溫回火D.退火+中溫回火9.下列關于馬氏體轉(zhuǎn)變的描述，正確的是（）。A.轉(zhuǎn)變速度慢，需要長時間保溫B.轉(zhuǎn)變無擴散，原子發(fā)生切變C.轉(zhuǎn)變后體積縮小D.含碳量越高，馬氏體硬度越低10.為消除鑄件、鍛件的內(nèi)應力，應采用（）。A.完全退火B(yǎng).去應力退火C.球化退火D.擴散退火11.下列鋼種中，屬于工具鋼的是（）。A.Q235B.40CrC.T8D.20CrMnTi12.鋁合金固溶處理后進行時效，其強化機制主要是（）。A.固溶強化B.第二相強化C.細晶強化D.位錯強化13.下列熱處理工藝中，屬于化學熱處理的是（）。A.感應淬火B(yǎng).滲碳C.調(diào)質(zhì)處理D.正火14.鐵碳合金中，共晶反應的產(chǎn)物是（）。A.萊氏體（Ld）B.珠光體（P）C.鐵素體（F）D.奧氏體（A）15.下列關于回火的描述，錯誤的是（）。A.低溫回火主要用于工具、模具B.中溫回火得到回火屈氏體，用于彈簧C.高溫回火得到回火索氏體，用于軸類零件D.回火溫度越高，鋼的硬度和強度越高16.下列材料中，適合制造滾動軸承的是（）。A.GCr15B.65MnC.Q345D.HT25017.某鋼的牌號為38CrMoAl，其中“Al”表示（）。A.含鋁量≥0.1%B.鋁是主要合金元素C.該鋼為滲氮鋼D.鋁用于脫氧18.下列鑄鐵中，石墨形態(tài)為團絮狀的是（）。A.灰鑄鐵B.可鍛鑄鐵C.球墨鑄鐵D.蠕墨鑄鐵19.為提高40Cr鋼制造的軸類零件的綜合力學性能，應采用（）。A.淬火+低溫回火B(yǎng).淬火+中溫回火C.淬火+高溫回火（調(diào)質(zhì)處理）D.正火20.下列關于金屬結(jié)晶的描述，正確的是（）。A.過冷度越大，形核率越高，晶粒越細B.純金屬結(jié)晶時需要一定的過熱度C.冷卻速度越慢，過冷度越大D.晶核形成后不再長大二、判斷題（每題1分，共15分。正確打“√”，錯誤打“×”）1.所有金屬材料在固態(tài)下都會發(fā)生同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變。（）2.鋼的含碳量越高，其硬度越高，塑性和韌性越低。（）3.正火的冷卻速度比退火快，因此正火后的強度和硬度比退火低。（）4.馬氏體是碳在α-Fe中的過飽和固溶體，硬度高但脆性大。（）5.鋁合金的時效強化是由于第二相粒子析出阻礙位錯運動。（）6.灰鑄鐵中的石墨呈片狀，會割裂基體，因此其抗拉強度遠低于抗壓強度。（）7.化學熱處理的三個基本過程是分解、吸收和擴散。（）8.45鋼的含碳量為4.5%。（）9.球墨鑄鐵通過球化處理使石墨呈球狀，其力學性能接近鋼。（）10.完全退火適用于亞共析鋼，而球化退火適用于過共析鋼。（）11.固溶處理是將合金加熱到單相區(qū)保溫后快速冷卻，獲得過飽和固溶體的工藝。（）12.黃銅是銅鋅合金，青銅是銅錫或其他元素的合金。（）13.鋼的淬透性主要取決于臨界冷卻速度，臨界冷卻速度越小，淬透性越好。（）14.可鍛鑄鐵可以鍛造加工。（）15.高溫回火后的組織是回火索氏體，具有良好的綜合力學性能。（）三、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述鐵碳合金相圖中“共晶反應”和“共析反應”的區(qū)別（溫度、成分、產(chǎn)物）。2.說明淬火加回火的目的，并比較低溫、中溫、高溫回火后的組織與性能特點。3.分析合金元素Cr、Ni在鋼中的主要作用。4.列舉鋁合金的主要強化方法，并說明時效強化的原理。5.比較灰鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵的石墨形態(tài)及力學性能差異。四、綜合分析題（每題8分，共16分）1.某汽車齒輪要求表面高硬度（58-62HRC）、高耐磨性，心部良好的強韌性（200-280HBW）。試選擇合適的材料（鋼種）及熱處理工藝路線，并說明各工藝的作用。2.現(xiàn)有一根45鋼制造的軸，使用中發(fā)現(xiàn)其硬度不足（180HBW），無法滿足耐磨要求。請分析可能的原因，并提出兩種改進措施（需說明具體工藝參數(shù)）。五、計算題（9分）已知某亞共析鋼的顯微組織中，鐵素體占60%（體積分數(shù)），珠光體占40%。試計算該鋼的含碳量（鐵素體含碳量近似為0，珠光體含碳量為0.77%）。參考答案一、單項選擇題1.A2.D3.A4.B5.B6.C7.C8.B9.B10.B11.C12.B13.B14.A15.D16.A17.C18.B19.C20.A二、判斷題1.×2.√3.×4.√5.√6.√7.√8.×9.√10.√11.√12.√13.√14.×15.√三、簡答題1.共晶反應：發(fā)生在1148℃，含碳量4.3%的液相（L）同時轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體（A）和滲碳體（Fe?C）的機械混合物（萊氏體Ld）；共析反應：發(fā)生在727℃，含碳量0.77%的奧氏體（A）同時轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體（F）和滲碳體（Fe?C）的機械混合物（珠光體P）。二者區(qū)別：溫度不同（共晶溫度更高）、反應相不同（共晶為液相→固相+固相，共析為固相→固相+固相）、產(chǎn)物不同（萊氏體vs珠光體）。2.淬火目的：獲得馬氏體，提高硬度和強度；回火目的：消除淬火應力，穩(wěn)定組織，調(diào)整性能。低溫回火（150-250℃）：組織為回火馬氏體，硬度高（58-64HRC），用于工具、模具；中溫回火（350-500℃）：組織為回火屈氏體，彈性極限高（35-45HRC），用于彈簧；高溫回火（500-650℃）：組織為回火索氏體，綜合力學性能好（20-35HRC），用于軸、齒輪等。3.Cr的作用：提高淬透性，形成Cr??C?等碳化物提高耐磨性，抗氧化和耐蝕性（如不銹鋼）；Ni的作用：固溶強化，提高淬透性，改善韌性（尤其低溫韌性），與Cr配合提高耐蝕性（如1Cr18Ni9Ti）。4.鋁合金強化方法：固溶強化、時效強化（沉淀強化）、細晶強化、加工硬化。時效強化原理：固溶處理后獲得過飽和固溶體，在室溫或加熱條件下，過飽和的溶質(zhì)原子脫溶析出細小彌散的第二相粒子（如Al?Cu），阻礙位錯運動，從而提高強度。5.灰鑄鐵：石墨呈片狀，割裂基體，抗拉強度低（100-300MPa），塑性差；可鍛鑄鐵：石墨呈團絮狀，對基體割裂減輕，抗拉強度較高（300-450MPa），塑性較好（δ=2-12%）；球墨鑄鐵：石墨呈球狀，對基體割裂最小，抗拉強度接近鋼（400-800MPa），塑性較好（δ=2-18%）。四、綜合分析題1.材料選擇：20CrMnTi（滲碳鋼）。熱處理工藝路線：鍛造→正火（細化組織，改善切削性能）→機加工→滲碳（900-950℃，滲碳層深0.8-1.2mm）→淬火（830-850℃油淬，表面獲得高硬度馬氏體）→低溫回火（180-200℃，消除應力，穩(wěn)定組織）→磨加工。滲碳提高表面含碳量，淬火使表面形成高硬度馬氏體，心部因含碳量低保持良好韌性。2.可能原因：未進行淬火處理（僅退火或正火）；淬火加熱溫度不足（未達到Ac3以上）；冷卻速度不夠（未在水中淬火）。改進措施：①淬火+低溫回火：加熱至830-850℃（Ac3+30-50℃），水淬，然后150-200℃回火，硬度可達50-55HRC；②表面淬火+低溫回火：感應